现浇混凝土拱桥主拱圈线型控制

□文/于建起

现浇混凝土拱桥主拱圈线型控制

□文/于建起

文章通过工程实例，对钢筋混凝土拱桥支架施工的拱轴线线型控制进行了阐述。

混凝土拱桥；主拱圈；线型控制

1 工程概况

绵阳市南河大桥建于1989年，桥梁全长412.608m，其中主桥长327.108m，主桥为5×52m+30m拱桥，引桥为10×8m简支梁桥。其中30m跨为石拱桥，其余为钢筋混凝土拱桥。52m拱桥矢跨比1/7，拱轴系数m=2.24；30m拱桥矢跨比1/5，拱轴系数m=3.142；主桥设1.5%纵坡，坡度采用正桥斜置形式，引桥为3%纵坡。桥面宽度为 2.5m（人行道）+12m（车行道）+2.5m（人行道），设计荷载等级为汽车-20，挂车-100。拱上建筑为拱上横墙、腹拱及拱上填料。

2 工程特点

绵阳南河大桥受5.12汶川大地震的影响，加之多年使用，桥面铺装损坏严重，在安全桥范围内均存在裂缝、坑槽、断板和横向裂缝并伴有渗水；工程是对原桥进行加固，荷载设计等级提高到公路Ⅰ级，按现行抗震烈度标准设防，在上游新建一座宽度为7m的副桥。旧桥的线型性经过多年沉降及变形发生了较大变化，新桥原则上还要考虑线型上的尽可能一致。

3 线型预控的技术措施

3.1 消除基础沉降变形

支架基础采用连砂石硬化处理，现场淤泥较深，需大范围清淤。清淤完毕全部采用连砂石回填作为支架基础。回填高度为放水后河水面上1m。回填完毕后用压路机压实，经检测需达到100kPa的承载力方可作为支架基础。支架四周须做排水沟，防止雨水浸泡支架基础。桥位部分局部松软的部位采用混凝土作基础处理。

3.2 消除施工支架的弹性和非弹性变形

1）为保证拱轴线型在允许范围内，对施工方案进行可行性分析，确定施工方案为满堂式支架施工。支架布置纵向为120cm间距，步距为120cm。用φ48mm×3mm钢管将整个支架连成整体。支撑架四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑；中间纵横向由底至顶连续设置竖向剪刀撑，其间距应≤4.5m。剪刀撑的斜杆与地面夹角应在45°～60°之间，斜杆应每步与立杆扣接。当模板支撑架高度＞4.8m时，顶端和底部必须设置水平剪刀撑，中间水平剪刀撑设置间距应≤4.8m。支架底脚沿横桥向铺设15cm×15cm方木，以使支架整体均匀受力。针对支架顶木条可能受力不均匀，在顺桥向1.2m间距加密一道立杆作为木条的辅助支撑，立杆下端用扣件锁定在横杆上。其顶端设可调托撑，以调整标高确定拱形和落架用。标高调整到位后，在可调丝口部分（尽量靠上）加顺桥、横桥向通长钢管，增强其刚度，减小加载后的变形，见图1和图2。

图1 支架搭设横断面

图2 支架搭设纵断面

2）布设应力监测网，监测杆件内力变化情况，以采取措施消除支架弹性变形，确保支架的稳定。监测表明，由于施工支架设计的合理性，支架各杆件内力储备较大，结构安全，支架整体稳定性和刚度能够满足施工要求。

3）预压处理。施工支架各连接的弹性和非弹性变形，随主拱的分段浇筑而发生变化。对拱圈和支架来说，其结构内力、变形将经过多次调整，其实际变化与理论分析值也会存在一定差距。为此，在拱圈施工前，对支架进行预压，预压采用砂袋，预压重量为拱箱重量的100%。选择利于观测的位置进行观测，在预压过程中不得碰撞、扰动。在拱圈的投影中线上设观测点，纵向每跨设一排观测点。观测点用铁丝悬挂一根40cmφ28mm钢筋于底模上，上刻标记，预压过程中不得碰撞、移动观测点。

预压前观测值为△1；每隔4h观测一次，记录观测值，待沉降稳定后（连续48h观测沉降不超过2mm）的观测值为△2；卸载后的观测值为△3。支架变形分为弹性变形和非弹性变形，非弹性变形为△1-△3，弹性变形为△3-△2，卸载后重新调整高程设置预拱度。预压根据设计要求进行，预压时间根据地质情况、梁体重量、支架类型等进行现场预压试验后确定。通过预压消除临时结构由于各种不利因素造成的非弹性构造变形；而且经过施加仿真荷载，得出钢筋混凝土施工过程中临时结构的弹性变形量，以方便拱圈立模时预设上拱度而确保主拱线型。

3.3 预拱度的设置

根据预压试验及测量观测数据等现场收集到的资料，及时对拱轴线进行调整并设置预拱度。预拱度的设置包括：结构变形量；支架各连接处弹性、非弹性变形值；碗扣立杆的弹性、非弹性变形值；设计预拱度按水平推力影响线的分配；计入施工预拱度后标高的确定。

4 线型控制的操作工艺及过程监控

4.1 线型控制工艺流程

满堂红支架的初步搭设、支架顶托高度的初步调整、方木的调整、模板的铺设、拱轴线标高调整、钢筋混凝土施工、浇筑后的线型复测及分析。

4.2 线型的测设

拱轴线线型为悬链线，放线前先做好内业的计算，先确定拱轴线的计算跨径，由于该桥是在老桥的一侧加宽7m，线型要保持与老桥的一致，所以计算跨径采用老桥现场实际测量的计算跨径为新桥的计算跨径。计算出以计算跨径轴线为X轴，垂直于计算跨径的方向为Y轴的坐标，然后用全站仪把坐标点放样到每根竖直的脚手架上，同时加上相应每个点的预拱度值。

4.3 线型的精整

底模的调整是整个线型控制的关键；控制好底模就可以很好地控制住拱圈成型后的整体线型。在底模铺设时，先在上方木的斜角方木上定出中线，然后向两边铺设，每边留30cm用于偏位时调整。底模铺完一段，即用全站仪每3排立杆(即3.6m)放一中线点和两边线点进行校正，然后用水准仪测量其标高，做出精确调整。

5 浇筑程序对线型控制的影响

按以上方法调整控制好底模后，就可以开始绑扎钢筋，立模，浇筑混凝土了。在混凝土浇筑加载过程中的实时监控尤其重要。在每浇筑段均布置测点，对各工况进行观测。各工况包括：支架预压前按理论预拱度调整的拱轴线型，预压后的线型值，每一浇筑段加载前后的线型值等。通过对各工况线型的观测并与理沧值对比分析，结果表明拱圈浇筑程序也直接影响到拱箱的线型变化。为消除其影响，及时调整了预拱度，以确保线型满足设计要求。

6 结语

在拱桥施工过程中，控制拱轴线型在设计和规范允许范围内，以确保结构受力应力状态满足设计要求，是拱桥施工成败的关键，也是拱桥施工的一大难点。在钢筋混凝土悬链线箱型无铰拱钢筋混凝土拱桥施工过程中，采用有支架施工，只要建立反映工程实际受力情况的结构模型，认真分析，精心设计，科学组织施工，加强线型监测，及时收集施工过程中拱圈的受力变形数据，合理调整浇筑程序，采取有力措施消除支架弹性和非弹性变形，就能保证拱箱线型控制符合设计和规范要求。

U448.34

C

1008-3197（2011）04-45-02

2011-06-12

于建起/男，1964年出生，高级工程师，天津路桥建设工程有限公司，从事施工技术质量管理工。